深入淺出設計模式——組合模式（Composite Pattern）

模式動機

對於樹形結構，當容器對象（如文件夾）的某一個方法被調用時，將遍歷整個樹形結構，尋找也包含這個方法的成員對象（可以是容器對象，也可以是葉子對象，如子文件夾和文件）並調用執行。（遞歸調用）
由於容器對象和葉子對象在功能上的區別，在使用這些對象的客戶端代碼中必須有區別地對待容器對象和葉子對象，而實際上大多數情況下客戶端希望一致地處理它們，因為對於這些對象的區別對待將會使得程序非常復雜。
組合模式描述了如何將容器對象和葉子對象進行遞歸組合，使得用戶在使用時無須對它們進行區分，可以一致地對待容器對象和葉子對象，這就是組合模式的模式動機。

模式定義
組合模式(Composite Pattern)：組合多個對象形成樹形結構以表示“整體-部分”的結構層次。組合模式對單個對象（即葉子對象）和組合對象（即容器對象）的使用具有一致性。
組合模式又可以稱為“整體-部分”(Part-Whole)模式，屬於對象的結構模式，它將對象組織到樹結構中，可以用來描述整體與部分的關系。
Composite Pattern: Compose objects into tree structures to represent part-whole hierarchies. Composite lets clients treat individual objects and compositions of objects uniformly.
Frequency of use: medium high
UML圖

模式結構
組合模式包含如下角色：
Component: 抽象構件
Leaf: 葉子構件
Composite: 容器構件
Client: 客戶類

模式分析
組合模式的關鍵是定義了一個抽象構件類，它既可以代表葉子，又可以代表容器，而客戶端針對該抽象構件類進行編程，無須知道它到底表示的是葉子還是容器，可以對其進行統一處理。
同時容器對象與抽象構件類之間還建立一個聚合關聯關系，在容器對象中既可以包含葉子，也可以包含容器，以此實現遞歸組合，形成一個樹形結構。

模式實例與解析
分公司=一部門

Component: 抽象構件 Company.cs

namespace CompositePattern
{
    abstract class Company
    {
        protected string name;
        public Company(string name)
        {
            this.name = name;
        }

        public abstract void Add(Company c);//增加
        public abstract void Remove(Company c);//移除
        public abstract void Display(int depth);//顯示
        public abstract void LineOfDuty();//履行職責
    }
}

Leaf: 葉子構件
HRDepartment.cs

using System;

namespace CompositePattern
{
    class HRDepartment : Company
    {
        public HRDepartment(string name)
            : base(name)
        {
        }
        public override void Add(Company c)
        { }
        public override void Remove(Company c)
        { }
        public override void Display(int depth)
        {
            Console.WriteLine(new String('-', depth) + name);
        }
        public override void LineOfDuty()
        {
            Console.WriteLine("{0} 員工招聘培訓管理", name);
        }
    }
}

FinanceDepartment.cs

using System;

namespace CompositePattern
{
    class FinanceDepartment : Company
    {
        public FinanceDepartment(string name)
            : base(name)
        {
        }
        public override void Add(Company c)
        { }
        public override void Remove(Company c)
        { }
        public override void Display(int depth)
        {
            Console.WriteLine(new String('-', depth) + name);
        }
        public override void LineOfDuty()
        {
            Console.WriteLine("{0} 公司財務收支管理", name);
        }
    }
}

Composite: 容器構件 ConcreteCompany.cs

using System;
using System.Collections.Generic;

namespace CompositePattern
{
    class ConcreteCompany : Company
    {
        private List<Company> children = new List<Company>();
        public ConcreteCompany(string name)
            : base(name)
        {
        }

        public override void Add(Company c)
        {
            children.Add(c);
        }
        public override void Remove(Company c)
        {
            children.Remove(c);
        }
        public override void Display(int depth)
        {
            Console.WriteLine(new String('-', depth) + name);
            foreach (Company compoent in children)
            {
                compoent.Display(depth + 2);
            }
        }
        public override void LineOfDuty()
        {
            foreach (Company compoent in children)
            {
                compoent.LineOfDuty();
            }
        }
    }
}

Client：客戶類

using System;

namespace CompositePattern
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ConcreteCompany root = new ConcreteCompany("北京總公司");
            root.Add(new HRDepartment("總公司人力資源部"));
            root.Add(new FinanceDepartment("總公司財務部"));

            ConcreteCompany comp = new ConcreteCompany("上海華東分公司");
            comp.Add(new HRDepartment("上海華東分公司人力資源部"));
            comp.Add(new FinanceDepartment("上海華東分公司財務部"));
            root.Add(comp);

            ConcreteCompany comp1 = new ConcreteCompany("南京辦事處");
            comp1.Add(new HRDepartment("南京辦事處人力資源部"));
            comp1.Add(new FinanceDepartment("南京辦事處財務部"));
            root.Add(comp1);

            ConcreteCompany comp2 = new ConcreteCompany("杭州辦事處");
            comp2.Add(new HRDepartment("杭州辦事處人力資源部"));
            comp2.Add(new FinanceDepartment("杭州辦事處財務部"));
            root.Add(comp2);

            Console.WriteLine("\n 結構圖:");
            root.Display(1);

            Console.WriteLine("\n 職責:");
            root.LineOfDuty();

            Console.Read();
        }
    }
}

模式優缺點
組合模式的優點
 可以清楚地定義分層次的復雜對象，表示對象的全部或部分層次，使得增加新構件也更容易。
 客戶端調用簡單，客戶端可以一致的使用組合結構或其中單個對象。
 定義了包含葉子對象和容器對象的類層次結構，葉子對象可以被組合成更復雜的容器對象，而這個容器對象又可以被組合，這樣不斷遞歸下去，可以形成復雜的樹形結構。
 更容易在組合體內加入對象構件，客戶端不必因為加入了新的對象構件而更改原有代碼。

組合模式的缺點
 使設計變得更加抽象，對象的業務規則如果很復雜，則實現組合模式具有很大挑戰性，而且不是所有的方法都與葉子對象子類都有關聯。
 增加新構件時可能會產生一些問題，很難對容器中的構件類型進行限制。

模式適用環境
在以下情況下可以使用組合模式：
 需要表示一個對象整體或部分層次，在具有整體和部分的層次結構中，希望通過一種方式忽略整體與部分的差異，可以一致地對待它們。
 讓客戶能夠忽略不同對象層次的變化，客戶端可以針對抽象構件編程，無須關心對象層次結構的細節。
 對象的結構是動態的並且復雜程度不一樣，但客戶需要一致地處理它們。